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- 선충이 극한 상황에서도 견딜 수 있는 회복력이 매우 강한 동물
- 상당수가 자연적으로 돌연변이 유발 방사선에 상대적으로 면역성
- 특히 효율적인 DNA 복구 메커니즘을 가지고 있기 때문일 수 있어

체르노빌: 선충류는 방사능을 무시한다.
제외 구역의 선충류는 놀랍게도 DNA 돌연변이가 거의 없다.

저항력이 있는 작은 생물:
작은 회충은 체르노빌 출입 금지 구역에 서식하며 높은 수준의 방사능 오염에서도 무사히 살아남을 수 있다. 토양에 서식하는 선충류에 대한 DNA 분석 결과, 이들 벌레 중 상당수가 자연적으로 돌연변이 유발 방사선에 상대적으로 면역성이 있는 것으로 나타났다. 분명히 그들은 방사선 관련 손상을 특히 효율적으로 복구할 수 있는 DNA 복구 메커니즘을 가지고 있다. 이는 또한 의학에 대한 접근 방식을 제공할 수도 있다. 

▲ 이 선충은 방사능으로 오염된 체르노빌 출입 금지 구역에서 나온다. 그럼에도 불구하고 DNA 손상이나 돌연변이는 보이지 않는다.© Sophia Tintori

1986년 4월 체르노빌 원자력 발전소의 원자로 블록 전체가 폭발해 유럽 절반에 방사능 낙진이 발생했다. 오늘날까지도 방사능 폐허는 죽음의 지대이고, 발전소 주변 2,200평방킬로미터의 출입금지구역에도 방사능이 심한 지역이 있다. 그럼에도 불구하고, 원전사고 직후 수많은 야생동물이 오염된 지역으로 돌아갔지만 때로는 놀랄 만큼 적은 결과를 얻었다.

뉴욕 대학교의 소피아 틴토리(Sophia Tintori)와 동료들은 “체르노빌 원자력 발전소 재해는 주변 지역을 세계에서 가장 방사능이 심한 곳으로 변화시켰다”며 “그러나 환경 조건의 갑작스러운 변화가 자연적으로 전리 방사선에 더 강한 저항력을 갖는 종, 심지어는 종 내의 개체를 선호하게 되었을까? 이것은 공개 질문이다”고 말했다.

▲ 연구원이 체르노빌 출입 금지 구역에서 선충 샘플을 수집하고 있다. 가이거 계수기는 항상 그녀와 함께 있다. © Matthew Rockman

제외 구역에서의 선충 사냥

방사능 오염이 동물의 생명에 미치는 영향을 더 자세히 알아보기 위해 Tintori와 그녀의 팀은 특히 출입금지 구역의 작은 주민, 즉 땅에 서식하는 선충에 초점을 맞췄다. Tintori의 동료인 Matthew Rockman은 "이 벌레는 어디에나 살며 수명이 매우 짧다. 그래서 그들은 전형적인 척추동물이 이제 막 성장하는 시기에 수십 세대를 거치는 것이다”고 설명했다.

이것의 장점은 이러한 벌레를 사용해 빠르게 연속적으로 진화 과정을 따를 수 있다는 것이다. Tintori와 그녀의 팀은 다양한 수준의 방사능으로 오염된 출입금지 구역 지역에서 Oscheiustipulae종의 선충을 수집하여 세포 손상과 DNA 돌연변이가 있는지 조사했다. 이를 통해 그들은 예를 들어 심하게 오염된 토양의 선충이 유전적 특성을 가지고 있는지 여부를 결정할 수 있었다.

돌연변이나 DNA 손상이 거의 없음

놀라운 결과는 체르노빌에서 발견된 회충의 DNA에서 방사성 방사선으로 인한 돌연변이나 기타 변화의 흔적이 전혀 나타나지 않았다는 것이다. “그렇다고 해서 체르노빌이 안전하다는 뜻은 아니다”라고 Tintori는 강조한다. “이는 선충이 극한 상황에서도 견딜 수 있는 회복력이 매우 강한 동물임을 보여준다.”

그런데 왜 그럴까요? 이를 알아내기 위해 연구자들은 실험실에서 체르노빌 선충류를 계속 사육했으며 특히 돌연변이 유발 물질에 노출시켰다.

다시 한번 놀라운 사실이 나타났다. 서로 다른 선충 계통은 DNA 손상 부하에 대한 민감도가 다르게 반응했다. 돌연변이를 유발하는 환경 영향에 대한 이러한 민감성은 이 벌레가 이전에 살았던 배제 구역의 위치와 무관했다. 즉, “발견된 장소의 방사능 오염과 돌연변이에 대한 민감성 사이의 연관성에 대한 증거는 없었다”고 연구팀은 보고했다.

▲ 출입금지 구역의 시료 위치와 시료 위치의 방사성 오염 수준. © Sophia Tintori

본질적으로 방사능에 관대함

이는 다음을 의미한다. Oscheius Tipulae 종의 일부 회충은 분명히 방사능 오염 및 기타 유전적 손상 영향에 대해 선천적으로 높은 저항력을 가지고 있다. 이는 특히 효율적인 DNA 복구 메커니즘을 가지고 있기 때문일 수 있다. Tintori는 “이제 우리는 이 선충류 중 어떤 계통이 DNA 손상에 더 민감하거나 내성이 있는지 알았으므로 이를 사용하여 왜 그런 일이 발생하는지 더 자세히 조사할 수 있다”고 설명했다.

그러나 분명한 것은 방사능에 오염된 토양에서의 생명체에 대한 직접적인 적응은 없는 것 같다는 것이다. 돌연변이 유발 영향에 대한 선충의 저항성은 이들 선충과 그 조상이 출입금지 구역의 방사성 핫스팟에 살았는지 여부와 무관했습다. 또한, 연구팀이 발견한 바와 같이, 세계의 완전히 다른 지역에서 온 동일한 종의 선충도 돌연변이 유발 물질에 대해 비슷한 내성을 보였다.

Tintori와 그녀의 팀은 체르노빌 선충류의 회복력이 아마도 출입 금지 구역에서 작동하는 선택적 선택의 결과가 아닐 것이라고 결론지었다. 대신, 이들 선충의 일부 표본은 독립적으로 발생하는 것으로 보인다.

의학에 대한 귀중한 통찰력

연구원들에 따르면, 그들의 결과는 왜 같은 종의 유기체라도 유전적으로 해로운 영향에 다르게 반응하는지에 대한 귀중한 정보를 제공한다. Tintori는 "이는 또한 우리 자신의 위험 요소를 더 명확하게 보는 데 도움이 될 수 있다"고 말했다. 왜냐하면 우리 인간들 사이에서도 어떤 개인들은 다른 사람들보다 암을 유발하는 돌연변이에 더 취약한 것 같기 때문이다.

선충과 유전적 손상에 대한 내성 관련 추가 연구를 통해 선충의 배후에 어떤 생체분자 및 세포 과정이 있는지 밝혀낼 수 있다. 이러한 메커니즘이 인간에게도 존재한다면 이는 암 연구에 도움이 될 수 있으며, 예를 들어 개인의 암 위험을 더 잘 예측하는 데 도움이 될 수 있다.
(Proceedings of the National Academy of Science,2024; doi: 10.1073/pnas.231479312)
출처: New York University

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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